基于地铁车辆受电弓故障的相关分析与论述

孙彤

摘 要：目前，由于城市的快速发展，城市内的交通建设也越来越完善。地铁作为一种重要的城市交通工具，不仅能够为人们的出行提供便利，而且也缓解了城市内部的交通压力。但是，地铁运行过程中往往会发生一些故障，为此，本文主要对地铁车辆受电弓故障进行相关分析，以供同行参考。

关键词：地铁车辆;受电弓;故障;分析

中图分类号：U121 文献标识码：A

如今，城市建设水平不断提高，越来越多的人们选择在城市中居住与生活，这样一来，在无形之中就增加了城市的交通压力，而通过地铁则能够有效缓解城市内的交通压力，解决城市交通道路拥挤的问题。对于城市内的地铁建设来说，地铁运行的主要能量来源就是供电系统，连接电力系统与牵引车之间的装置则叫受电弓，但是受多种因素的影响，该装置非常容易损坏，对地铁运行的安全性与稳定性造成影响，所以为了能够确保地铁安全稳定运行，应及时发现与排除故障。

1 受电弓的工作原理

1.1 基本结构

受电弓基本类型有两种，分别为单臂与双臂。组成受电弓的基本结构包括底架、拉杆、下臂杆、阻尼器、平衡杆、肘接电流连接、上框架、弓头、气囊、气阀箱以及降弓位置指示器等。底架具有支持作用，是一个由矩形钢管焊接而成的口字形钢结构;拉杆由碳钢材料制作而成;上框架由低质量、高强度的铝合材料通过焊接而成;下臂杆由无缝钢管通过焊接而成。将上述结构组合，就可以提升受电弓的敏捷性与灵活性。此外，利用平衡杆可以有效减少弓头运动干扰，平衡杆的构成材料为铝合金材料。

1.2 受电弓电气系统的工作原理

在地铁车辆中，受电弓属于一种受流部件。该部件需要直接与电网进行接触，在进行接触时，可以将电流传送到地铁车辆内部的电气系统中[1]。接触网电流最先通过碳滑板进入到受电弓的弓头，再分别通过上框架、下臂杆，最后流入底架，利用底架内含有的线缆与地铁车辆的电气系统进行连接，为地铁车辆的正常运行提供充足的电力支持。在受电弓“工作”位置上，受电弓在车顶的部分都处于带电状态。

2 地铁车辆受电弓常见故障分析

2.1 受电弓上框架发生裂纹故障

地铁车辆受电弓的上框架，主要包括阶梯铝管、顶管以及其他连接管等多个部分，每个部分之间采用焊接的方式进行连接，为了能够提高上框架具有的刚度，通常采用安装对角线杆的方式。在上框架中，利用轴承与弓头、拉杆以及下臂杆进行连接，采用上框架可以降低整体受电弓的质量，并进一步提升受电弓弓网跟随性，但是这样一来，对受电弓结构具有的强度提出了比较高的要求。

受电弓上框架发生的裂纹故障，具体位置包括顶管焊缝处，上框架肘接处以及底部加强筋的位置等，这些部位都可能出现裂纹故障，而发生故障的主要原因是，焊接操作有误或者相关参数不正确，导致焊接缝无法完全相容，出现了薄弱焊接区域。如图1、图2、图3所示，分别为上框架肘接处裂纹故障、上框架顶管焊接缝处裂纹故障[2]，底部加强筋的裂纹故障。

2.2 受电弓无法正常升降

导致受电弓无法正常升降的原因有很多，具体可以分为以下几种不同情况。第一，有电无气。当蓄电池内的电压高出地铁负载工作情况下的最低电压但升弓压力不足时，可以检查气路各阀的状态有无泄漏，检查升弓气囊是否有缺陷，若风管压力不足，尝试使用脚踏升弓的方式运行受电弓，当接触网与受电弓接触传输高压，列车启动空压机，在主风管内的压力達到升弓压力后，停止踩踏脚踏泵，受电弓可以恢复正常运行。第二，有气无电。当蓄电池内的电压不能满足负载工作的最低要求风管压力正常时，应操作升弓气阀，确保受电弓可以与接触网直接接触[3]，另外需要注意的是，在这种情况下应启动列车应急充电设备，充电一段时间后恢复正常电压，受电弓即可正常升降。第三，除了发生蓄电池电压不足的情况，还有一种无电情况会导致受电弓无法正常升降，即控制升降的电路回路中有断路或者某些电气元件的故障，导致控制电路无法将电压输送至受电弓控制机构，此时需要检查相关电路问题。

2.3 碳滑板异常磨损

理想的状态下，受电弓在运行时会受到比较均匀的受力作用，在这种情况下，碳滑板发生磨损平均不超过1mm/万公里，表现为以中心对称向两侧延伸范围基本一致的均匀的磨损现象。但是，在地铁车辆的实际运行时，会发生碳滑板裂块、磨损呈局部凹坑等故障，如图4所示，对整个地铁车辆的稳定、安全运行造成严重的影响。原因一方面与碳滑板自身材质相关，但从实际状况分析看，主要还是受接触网与碳滑板之间不能有效配合的影响，在受电弓通过某些特定区间的接触网时产生打火现象，打火严重时导致碳滑板裂块，甚至出现明显的沟状磨耗。一般这种情况的发生是全线车辆大批量同时出现问题，而且每列车磨损点的位置基本一致，需要通过对弓网配合运行状态的视频监控，找到不能有效配合的区间，再进一步由接触网专业人员进行接触网状态的调整。车辆的维修人员需要加大对碳滑板的检查频次，持续跟踪磨损情况，防止磨耗到极限，同时，对于接触网调整后受电弓碳滑板磨耗情况是否改善及时给予反馈。

2.4 指示器故障

在运营或日常检修时，也会发现列车故障显示屏中显示“受电弓指令故障”，受电弓打叉，激活钥匙降弓后受电弓处于半降弓状态，经检查确认是降弓到位指示器故障。电感式降弓位置指示器的电感应器用安装在受电弓底架的绝缘安装板，对着上框架顶管上的感应板组焊，两者之间的距离最大不超过10mm。降弓时，感应板组焊进入电感应器的感应范围，电感应器自动闭合，列车收到受电弓降弓到位信号;升弓时，感应板组焊超出电感应器的感应范围，电感应器断开，列车收到受电弓升弓信号。引发指示器发生故障的原因主要与感应板的变形有关，对于感应板来说，其特点为硬度小、脆性大，经常面临单边受力的情况，从而造成磨损，导致感应器与感应板之间感应功能失效。

3 结语

总而言之，受电弓作为地铁车辆内的核心部件，其在使用的过程中经常会发生一些问题，所以应明确受电弓常见的各种故障，根据不同故障对其进行有效的检修与养护，从而确保地铁车辆能够稳定

运行。

参考文献

[1] 秦登，李田，张继业，等.升弓高度对列车受电弓气动性能的影响[J].中国科学：技术科学，2019，50（3）： 335-345.

[2] 邓定双，黎琦，朱珠，等.地铁刚性接触网常见故障及对策[J].安装，2019（2）：19-53.

[3] 石颖.地铁车辆弓网监控系统的构成与主要技术[J].城市轨道交通研究，2019，23（2）：106-108.